机械合金化制备β-FeSi2热电材料

采用机械合金化结合氩气退火法成功制备了β-FeSi2热电材料,并用XRD、SEM对不同球磨时间后的Fe-Si粉体进行结构及形貌表征.试验结果表明:随着球磨时间的延长,颗粒不断细化,最后可得到Fe- Si纳米晶合金;球磨20 h后,Fe衍射峰宽化而Si衍射峰逐渐减弱,形成α-Fe(Si)过饱和固溶体;球磨120 h后出现合金ε-FeSi、β-FeSi2相;调整Si/Fe原子比例为2.3,对球磨120h后合金粉末在800℃退火20h,可以得到单相β-FeSi2热电材料.     

热电材料a-FeSi2机械合金化和热处理相变

用机械合金化法研制出了a-FeSi2热电材料.研究了球料比、球磨时间等机械合金化参数以及热处理工艺对Fe-Si合金相变的影响.采用x射线衍射仪(XRD)及扫描电子显微镜(SEM)分析了Fe-Si合金相组成及微观形貌.研究结果表明:在球料比为80:1、球磨速度为450 r/min的条件下,球磨5 h后的粉体的组成相为á-Fe2Si5,a-FeSi2和?-FeSi;随着球磨时间的延长,Fe-Si合金粉体的颗粒度变细,成分更加均匀,a-FeSi2的含量逐渐增多;增加球料比也能使Fe-Si合金粉体中的a-FeSi2增多;经800 ℃热处理保温0.5 h后可以获得单相a-FeSi2.     

机械合金化法制备Co掺杂β-FeSi2及性能分析

用机械合金化法成功制备了配比为Fe1-xCoxSi2(x=0.04,0.05,0.06)的N型β-FeSi2基热电材料.研究结果表明:在球料质量比为80∶ 1,球磨速度为400 r/min的条件下,球磨20 h的粉体发生完全合金化,生成β-FeSi2,α-Fe2Si5和ε-FeSi的合金相;经过1 373 K退火2 h,再结合1 073 K退火2 h的热处理后,可完全获得晶粒细小的N型块状β-FeSi2;随着测量温度的升高,Fe1-xCoxSi2试样的Seebeck系数α和电导率σ增大,热导率κ降低,无量纲热电优值ZT随温度升高而明显增大;随着掺杂量的增加,材料的电导率σ增大,热导率κ降低,σ/κ比值得到提高,但Seebeck系数α降低;当T=695 K,掺杂量x=0.04时,Seebeck系数α的最大绝对值为227 μV/K;具有最佳热电优值的材料为Fe0.95Co0.05Si2.     

β-FeSi2热电材料的机械合金化-热处理制备

采用机械合金化和热处理工艺成功制备了β-FeSi2样品,用X射线衍射（XRD）和扫描电子显微镜（SEM）对样品的结构与形貌进行分析,探讨球磨时间和热处理工艺对合金化过程的影响.结果显示,在球磨过程中,钢球把Fe粉挤压成块状粉体,把脆性的Si粉破碎成细小的颗粒状.随着球磨时间的增加,Fe粉和Si粉形成片层状结构,然后Fe和Si通过原子扩散实现合金化.为了缩短退火时间并促进β-FeSi2的形成,可以加入少量的Cu.当Fe与Si的原子比为1∶3,Cu的质量分数为3％时,在800℃退火120h可以得到较为纯净的金属间化合物β-FeSi2.     

Fe33aSi67热电材料机械合金化的相变特点

热电元件具有热电发电和电子制冷制热功能，其结构简单，无运动部件，少污染和噪音，是当今国际上竞相研究的热电能变换方法．FeSi2(β相)被认为是用于高温火焰的经济热电材料．它原料资源丰富，价格低廉，选用低纯度工业原料对热电性能无明显影响．然而β-FeSi2的制备     

热处理对环境半导体材料β-FeSi2形成的影响

作者对采用非质量分离离子束注入沉积法(IBD)在Si(100)上制备的β-FeSi2薄膜进行了研究,通过X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)以及原子力显微镜(AFM)分析表明:当退火温度在600℃和700℃附近时有利于β-FeSi2的形成。     

机械合金化与等离子体烧结法制备CoSb3热电材料

研究用机械合金化及等离子体烧结法制备热电材料CoSb3化合物,试验结果表明,原始粉末机械合金化10h后,在500~600℃采用等离子体活化烧结能获得单相的CoSb3化合物,随烧结温度的升高,烧结样品密度增大,热导率随烧结温度的升高而降低。     

热电材料CoSi化合物的机械合金化合成

采用高能行星球磨的方法研究了等计量比CoSi的纯元素混合粉末的机械合金化过程.对球磨不同时间粉末的结果分析和观察表明:球磨产物为单相CoSi化合物,其晶粒尺寸随球磨的时间延长而减小,没有发生非晶化,并对此进行了热力学分析.     

PbTe热电材料的合金化研究

[目的]探索PbTe热电材料的合金化方法。[方法]利用机械合金化方法和高频熔炼方法快速制备PbTe热电材料。首先,通过调整Pb和Te成分配比,球磨时间,制备出品质较好的PbTe热电材料;其次,利用高频熔炼的方法制备PbTe材料;最后对所制备的样品进行X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)测试和分析,比较两种方法制备样品的优缺点。[结果]机械合金化制备的PbTe样品退火时,细化的晶粒开始回复和再结晶,结晶度明显增加,但是仍然低于高频熔炼的样品,且退火后,块状PbTe材料中存在大量的缺陷和晶格的畸变。[结论]通过机械合金化制备的PbTe样品结晶度明显低于高频炉制备的样品。     

机械合金化及等离子体烧结法制备Skutterudite 热电材料FexCo4-xSb12

利用机械合金化及等离子体烧结法制备了Skutterudite热电材料FexCo4-xSb12(x=0.1,0.3,0.5,0.7)化合物,结果表明,原始粉末高能球磨10 h,不能生成单相Skutterudite化合物.球磨10 h的粉末在640 ℃下用等离子体放电烧结5 min,当x≤0.5时,可以得到单一相的FexCo4-xSb12化合物,当x＞0.5时,杂相(FeCo)Sb2的含量增加,随着Fe含量的增加,烧结样品的晶格常数增大,热导率降低.     

β-FeSi2半导体薄膜的研究进展

综述了半导体β-FeSi2薄膜的制备、薄膜的表征、能带的特点、电学、光学性质等方面的研究进展,讨论了几种用于Si衬底上外延生长β-FeSi2薄膜方法的优缺点,分析了制备高品质β-FeSi2薄膜所存在的理论和技术上的难题,展望了β-FeSi2薄膜作为新光电材料的应用前景.     

机械合金化的研究进展

机械合金化(MA),作为制备合金粉末的一种高新技术,使过去用传统熔炼工艺难以实现的某些物质的合金化和远离热力学平衡的准稳态、非平衡态及新物质的合成成为可能.MA技术引起了材料科学界的广泛关注.综述了近年来机械合金化在理论模型和固态反应方面的研究情况,详细介绍了MA技术在制备弥散强化合金、金属间化合物、功能材料和亚稳材料(包括非晶、准晶、过饱和固溶体、纳米晶等)中的应用进展,展望了机械合金化的发展趋势.     

稀土Er掺杂β-FeSi2光电特性研究

采用第一性原理的赝势平面波方法对β-FeSi_2掺杂稀土元素铒(Er)的光电特性进行了计算与分析.计算结果表明:Er掺杂后,β-FeSi_2晶胞体积变大,且Er掺杂后更倾向于置换FeII的Fe原子.对能带结构分析可知,掺入Er后费米能级附近的能带结构变得平缓,Er置换Fe导致费米能级向下移入价带中,带隙明显变窄.掺杂Er原子明显提高了静态介电常数,降低了吸收系数峰值,说明Er掺杂后材料的光电特性发生了变化.     

Fe—Ni机械合金化过程中的相变

利用Ｘ射线衍射、磁测量及透射电子显微技术研究了Ｆｅ６０Ｎｉ４０混合粉末的机械合金化过程中的相变行为。结果表明：球磨初期Ｆｅ和Ｎｉ原子分别向对方晶格扩散形成γ和α固溶体。球磨至３０ｈ，有部分非晶化发生，延长球磨时间，非晶相重又转变为晶相。对上述相变行为进行了热力学分析。     

Si空位缺陷对β-FeSi2电子结构和光学性质的研究

采用基于密度泛函理论的赝势平面波方法对含Si空位的β-FeSi2 缺陷体系的几何结构、能带结构、态密度和光学性质进行计算。结果表明,Si空位引起了晶格结构发生畸变,能带变窄,在价带与导带之间形成一个独立能带,费米面整体向上发生微小偏移,形成了P型半导体。对光学性质的研究发现,由于Si空位的介入使其邻近原子电子结构发生变化, 静态介电常数 (0)增大; 的第一峰的位置向低能端移动,吸收系数发生微小红移。     

机械合金化制备的Fe-Co-Nb-B纳米晶材料磁性

采用机械合金化方法,在摆振式高能球球磨机上制备Fe-Co-Nb-B纳米晶合金粉末,计算球磨后应力带来的晶格畸变对X射线衍射峰宽化的影响.样品有较高的比饱和磁化强度和矫顽力,在1 073 K烧结后,虽然消除了内应力的影响,但也使晶粒尺寸有所长大.     

Si和Al对机械合金化合成Ti_3SiC_2的影响

采用3Ti/Si/2C单质粉体为原料,进行机械合金化,以合成Ti3SiC2粉体.研究了Al和过量Si对机械合金化合成Ti3SiC2的影响.研究结果表明,机械合金化单质混合粉体,会诱发自蔓延反应.反应后产生大量坚硬的颗粒状产物.机械合金化3Ti/Si/2C粉体,会产生组成相为TiC、Ti3SiC2、TiSi2和Ti5Si3的粉体与颗粒产物.添过量Si并不会促进机械合金化反应合成Ti3SiC2.添适量Al可消除硅化物,明显促进反应合成Ti3SiC2.采用3Ti/Si/2C/0.15A1粉体作原料时,颗粒产物中Ti3SiC2含量最高,为92.8wt%;而采用3Ti/Si/2C/0.20A1粉体作原料时,粉体产物中Ti3SiC2含量最高,为61.9wt%.     

TiO_2/β-Zn_4Sb_3复合热电材料的制备及性能

采用真空熔融缓冷方法合成了单相β-Zn4Sb3化合物,并通过水解钛酸四丁酯（TBOT）制备了Ti O2/β-Zn4Sb3复合材料。采用放电等离子（SPS）烧结获得了致密的块材样品。研究了Ti O2质量分数对复合材料热电性能的影响规律。结果发现,随着Ti O2质量分数的增加,材料的Seebeck系数升高,电导率和热导率均...     

机械合金化改善反应合成Ti3SiC2的条件

为改善Ti3SiC2的合成条件，利用机械合金化的方法处理原料粉末，并与通常采用的原始粉末直接混合粉末进行比较分析。结果表明，机械合金化有助于合成Ti3SiC2。根据DTA曲线确定合理的烧结工艺，对合成产物进行的XRD、断口的SEM以及EDAX分析，进一步证实了机械合金化粉末可以在较低的温度下(温度降低25℃)、较短的时间(时间缩短20％)内通过反应合成得到Ti3SiC2。